除險加固工程在水庫大壩中的設計

王濤　孫善宇

（新疆伊犁花城勘測設計研究有限責任公司，新疆伊犁　835000）

除險加固工程在水庫大壩中的設計

王濤孫善宇

（新疆伊犁花城勘測設計研究有限責任公司，新疆伊犁835000）

水庫大壩除險加固工程不僅可以消除大雨帶來的大水隱患，保證水庫功能的正常使用，為城市居民用水和防洪抗旱具有重要作用，因此水庫大壩除險加固工程有必要實施。處于危險狀態的水庫大壩不僅無法實現基本功能，同時會給當地居民的生活、生產帶來巨大威脅。文章通過水庫大壩除險加固工程具體案例分析，提出了水庫大壩除險加固工程實施要注意的基本問題，為水庫大壩出險加固提供參考。

水庫大壩出險加固工程

據有關部門的數據統計顯示，我國的大中型水庫絕大多數都存在一定的大壩風險，水庫大壩除險加固工程可以有效地減少風險，為當地居民帶來經濟效益，同時減少不必要的自然災害損失［1］。

1　工程簡介

文章所選用的水庫是四號水庫為平原區水庫，于1979年12月開工修建大壩壩體：四號水庫大壩壩體為均質粘土壩，全長100m，壩頂高程651.00m，最大壩高5.0m，壩頂寬5m，上游壩坡為1：4，底寬40m。放水工程：四號水庫放水工程包括放水涵洞、豎井式平板鋼閘門，放水工程設計流量2.5m3/s。該水庫主要是解決六十四團九連0.4萬畝耕地在缺水季節的調節灌溉，為該連的灌溉用水提供保證。與上游二號水庫、六號水庫形成“長藤結瓜”式布置方式。

由于水庫壩體全用粘土筑成，壩坡與岸坡沒有進行防護，抵抗風蝕、水蝕能力較弱，水庫自建成運行至今，由于風蝕和浪淘造成多處坍塌，對安全構成嚴重威脅，大壩平均高度降低0.2m左右，致使壩體安全超高嚴重不足。在風力作用下，波浪對上游壩坡的危害，隨水位的增高而增大，尤其是在每年春季，既是水庫處于高水位運行期，又是季風多發季節，波浪淘涮對壩體侵蝕更為嚴重，壩體形成垂直陡坡，最大處達1.2m。為保證安全，目前只能以低水位運行，實際庫容為36萬m3，利用率為72%。

2　水庫大壩

2.1大壩滲漏

（1）大壩外部出現的滲漏［2］。壩體出現的滲漏一般是集中性的滲漏，通過對四號水庫大壩、放水建筑物等工程現場安全檢查。大壩存在以下問題：①壩體受風蝕破壞嚴重，壩頂面坑洼不平。②大壩和部分岸坡迎水面受風浪淘刷破壞嚴重，形成陡坎。③水庫交通條件較差。④建筑物老化嚴重，洞身及豎井出現不同程度的裂縫。⑤金屬結構銹蝕、變形嚴重。第六是大壩無觀測、監測設施。

（2）大壩地基出現滲漏。根據對地基的實際研究顯示，大壩地基下的巖石會受到風化，長時間風化以及受到水體的侵蝕就會出現破碎，導致壩基出現滲漏的問題。同過對水庫壩體的計算顯示目前的壩基巖石具有很好地透水作用，而且兩側的巖石受到風化和水體的侵蝕比較嚴重。

2.2水庫大壩坡度穩定性

水庫大壩除險加固工程計算。根據對當地的實地調查和采樣進行數據分析顯示，大壩目前沒有出現明顯變形，因此本次對水庫大壩只是進行修復，加強壩體的穩定性。根據分析計算可知，水庫大壩下游壩坡地震抗滑穩定安全系數滿足規范要求，正常運用情況下遇Ⅶ度地震時下游壩坡的抗滑穩定。但根據原位（標貫）測試結果，壩基范圍內的粘土為飽和狀態時，壩基不會產生地震液化。依據《水庫大壩安全導則》，其抗震安全性屬于B級。

3　除險加固工程設計

3.1四號水庫除險加固工程規模

依據《水利水電工程等級劃分與洪水標準》（SL252—2000），工程等別為Ⅴ等，工程規模為小（2）型。

3.2四號水庫主要參數

①水庫設計庫容：50萬m3；②水庫設計水位：650.30m；③設計水面面積：12.30hm2；④設計死水位：645.22m；⑤設計死庫容：6萬m3；⑥水庫興利庫容：44萬m3；⑦原設計壩頂高程：651.50m；⑧原設計最大壩高：6.0m；⑨原設計壩頂寬度：5m；

3.3主要除險加固的內容

①對受風浪淘刷嚴重的主壩段K0+000～K0+150，護岸段K0+000～K0+500上游壩坡設置砼防浪護坡，其中主壩段護坡厚度為15cm，護岸段護坡厚度為12cm。②在主壩段K0+000～K0+150，護岸段K0+000～K0+500范圍壩段上游壩坡647.30m以下至壩腳鋪設礫石護坡，厚度為40cm。③在主壩段K0+000—K0+150壩段下游壩坡長0.150km范圍內鋪設砼框格防風礫石，厚度為30cm。④填堵原K0+050處放水涵洞，在K0+040位置新建放水涵洞。⑤在主壩段樁號K0+065處增設階梯踏步，便于觀測水位，水位標記標注于側墻上。⑥新建100m2管理房1座。⑦新建巡壩道路總長為0.95km。⑧在主壩段K0+000～K0+150段壩頂設置照明設施，共設4盞，電力線300m，以便于夜間管理。

3.4工程所需經費

該工程概算靜態總投資340.31萬元，其中建筑工程255.35萬元，機電設備及安裝工程1.57萬元，金屬結構及安裝工程5.10萬元，臨時工程15.65萬元，獨立費用44.74萬元，基本預備費16.12萬元，水土保持1.78萬元。本工程資金申請國家投資340.31萬元。

3.5對運行管理或除險加固的意見和建議

①加高大壩壩體，使壩頂超高滿足安全要求。并在庫區四周種植林帶，在防風的同時美化庫區環境。②對大壩和部分岸坡迎水面進行防護，設置防浪護坡。③完善庫區交通道路。④重修放水涵洞、豎井。⑤更換啟閉機、鋼閘門等金屬設備。⑥設置大壩觀測設施，建立完善管理制度。

3.6自動化設計上改進

由于水庫大壩已經使用多年，主要結構已經比較穩定，因此這次的主要目的是對建筑物進行適當加固。因此，監測的重點是大壩滲流和庫區降雨量觀測根據監測資料對壩體的滲流狀況及水情進行分析，用以評價水庫及大壩的運行狀態檢測。

4　結語

伊犁花城勘測設計研究有限責任公司完成了《農四師六十四團四號水庫大壩安全鑒定報告》，鑒定結果為病險水庫，屬三類壩。2011年4月12日通過兵團水利局大壩安全鑒定專家組審查通過，同意三類壩鑒定結論。本次六十四團四號水庫除險加固初步設計就是在農四師六十四團四號水庫大壩安全鑒定工作的基礎上進行的。本次設計的主要目的是針對四號水庫的病險情況，通過進一步勘察、測繪，針對水庫大壩安全存在的問題，進行除險加固設計，消除大壩存在的不安全隱患，使水庫蓄水恢復到設計庫容，提高灌溉保證率，為團場經濟的可持續發展發揮積極的促進作用。

［1］陳雄.大壩失穩風險分析及水庫可持續發展評價系統開發與應用［D］.南京：河海大學，2007.

［2］賀西安.試論水庫大壩的施工技術及防裂縫對策葉商品與質量：建筑與發展，2012，50-51.